Алмазная сталь, рубящая астероидную скалу

Алмазная сталь входит в ТОП – 10 ножевых сталей. Она обладает стойкостью к износу, в связи, с чем из нее изготавливают особые инструменты: резцы, сверла, ножи. Во времена СССР металл использовался для выпуска инструментов принимающих участие в огранке алмазов. В соответствии со шкалой твердости Мооса, она занимает позицию рядом с алмазами – 9.5 балов из 10.0.

История происхождения алмазной стали

Страной, где впервые выплавили алмазную сталь стала Япония. Основа ее – железо. Свою особую крепость эта сталь приобретает, в процессе соединения с углеродом, который занимает 1.5% в составе. Современные ножевые сплавы имеют 5.0 % вольфрама и 0.7% хрома.

Кузнецы-кокадзи позаимствовали у китайцев особые глиняные печи татара, которые уничтожали после каждой плавки. Внутри них, при Т 1300 С железо объединялось с углеродом. Процесс длился три дня, на производство 8 тонн стали, уходило примерно 13 тонн угля.

После переплавки болванку затаскивали на скалу, и сбрасывали с нее для получения осколков, которые затем сортировали. Самые обогащенные газом куски забирали, именно их использовали для изготовления ножей и другого оружия, например, мечей самураев. Интересен тот факт, что порядка 30% бракованного металла повторно отправляли на переплавку.

Мечи и ножи из алмазной стали выполняли из высококачественной стали, известной также как тамагаган, многократно нагревали и били молотком. Мечник повторял этот процесс, пока не получал нужный результат.

Повторение действия выполнялось для устранения воздушных пузырьков ослабляющих оружие, попадающих в сталь в процессе нагрева. Кроме того, каждый новый процесс создает слои в металле, что увеличивает прочность лезвия и обеспечивает равномерное распределение естественного упрочняющего свойства в углероде по всему оружию.

Для охлаждения, лезвие нельзя было просто воткнуть в холодную воду, так как слишком быстрый процесс делал его ломким, а медленный — мягким и тупым. Поэтому самурайские мечники разработали метод оптимального охлаждения для максимальной прочности. Тонкий слой глины, сделанный из пепла, воды и глины, наносился на режущий край меча, сохраняя его твердым и острым, а более толстый слой накладывался на тыльную сторону меча, делая его упругим и небьющимся. Двапроцесса охлаждения с различной скоростью придавали мечу характерную кривизну.

Химический состав и характеристики

В России алмазная сталь маркируется ХВ5, она отличается высокой теплостойкостью и практически не деформируется. Иногда во время мехобработки на поверхностной структуре сплава можно обнаружить трещины и прожоги, что не мешает получить инструмент высшего качества имеющего высокие требования по уровню твердости.
Сталь ХВ5 расшифровывается:

• Х – свидетельствует о наличии хрома (Cr) в сплаве;
• В – вольфрамовая присадка;
• 5 – 5.0 % содержания вольфрама(W).

Альтернативными сплавами западного производства являются стали — N690 (Швеция),
X105CrCoMo18-2 (Германия) и VG-10 (Япония).

Сплав характеризуется значительным количеством углерода более 1.45% и добавлением легирующих компонентов W и Cr, которые изменяют свойства стали, увеличивают вязкую и пластинчатую составляющую и уменьшают зернистость, без снижения прочностных качеств.

Хром снижает коррозию, но поскольку в ХВ5 содержание Cr находится в пределах 0.5-0.7%, он не способен обеспечить антикоррозионную защиту. Вольфрам формирует высокопрочные карбиды, с Т плавления 3695 С, сплав получают исключительно при химреакции, с последующим дроблении.

Технические характеристики ХВ5 :

• вязкостные качества 455.0 кДж/м2;
• свариваемость металла — не ограничена;
• твердость 62.0-64.0 по Роквеллу;
• плотность 7940.0 кг/м3;
• Т плавки 1390 С.

Термообработка стали

Для повышения техническо-механических характеристик ножей из алмазной стали, термомеханическую обработку осуществляют в строгой очередности:

1. Выполняют ковку при 870.0-1100.0 С.
2. Отжигают при 600.0- 800.0 С втечении 4-х часов, что смягчает ХВ5 для простоты проведения механической обработки. Этот вид температурного режима используют предварительно для воздействия на металл при продольной прокатке.
   Выполняют закалку с Т 800.0 С с последующимохлаждением до Т 200.0 С, помещая изделие сначала в масло, а затем – подвергают воздушному охлаждению естественным образом.
3. Производят отпуск, снимая внутренние напряжения, с Т 180.0 С, с воздушным охлаждением.
4. Закалку выполняют после завершения механической обработки, без шлифовки. В процессе нагревают деталь до 830.0 С, с последующим охлаждением. Такая технология обработки создает прочную, мягкую структуру. Коагуляция мартенсита в процессе отпуска приводит к созданию сорбита и троостита– еще более совершенной гибкой формы с высокими прочностными качествами.

Плюсы и минусы

Хромовольфрамовая сталь относится к легированной стали ХВ5 и является одной из самых твердых инструментальных сталей, именно из-за этого качества ее называют «алмазной сталью».

Инструмент из алмазной стали обладают следующими преимуществами:

1. Высокопрочностные характеристики.
2. Высокотехнологичность и хорошая прокаливаемость.
3. Ускоренность штамповки и проста резки.
4. Возможность применения для широкого производства.
5. Сравнительно низкая стоимость.
6. Долгий срок эксплуатации с сохранением внешнего вида.
7. Возможность совершенной заточки, которая не тупится.
8. Отличные режущие характеристики с возможностью обработки твердых материалов.

Недостатки алмазной стали:

1. Трудный процесс обработки.
2. Низкие антикоррозионные свойства.
3. Опасность появления касательного напряжения в деталях.

Плюсы и минусы алмазной стали учитываются мастерами-оружейниками при производстве холодного оружия, которое в настоящее время больше относится к произведению искусства, чем применяется в военном деле.

Сфера применения

Из алмазной стали изготавливают инструменты, которые в последствие работают на малых скоростях при обработке высокотвердых и хрупких материалов: отбеленного чугуна, стеклянных и фарфоровых изделий. Именно из нее выполняют самые прочные ножи, имеющих режущие свойства и твердость выше, чем у аналогичных инструментов из других сталей. Если термообработка выполнена правильно, то меч из ХВ5 покажет характеристики 69.0-70.0 HRc.

Инструменты из ХВ5 имеют широкую сферу применения. На рынке можно приобрети, как сувенирное, так и коллекционное оружие, с гравированным лезвием, в которых рукоятки выполнены из дорогих пород дерева. На поверхности лезвия ножа имеются причудливые узоры, полученные в результате обработки, увеличивающие эстетическую ценность оружия.

Ножи из ХВ5 применяются на охоте, они способны качественно разделать любую добычу. Тем не менее, не все охотники разделяют положительные отзывы, из-за хрупкости инструментов, требующих очень бережного обращения. На охоте они могут получить сколы и стать непригодными, да и устойчивость такой стали против коррозии очень низкая.

Правила эксплуатации и ухода

Повреждение в результате неправильного хранения могут навсегда испортить инструмент. Зеркальная поверхность оружия из ХВ5 требует немного большего ухода и специального оборудования при очистке. Если грязь, масло или вода накапливаются в ножнах, лезвие может быть повреждено очень быстро. В дополнение к регулярной чистке, лезвия должны быть очищены и смазаны специальным маслом после каждого использования. Катана должна храниться с очень тонкой масляной пленкой для защиты от ржавчины.
Со временем, даже при хранении в сая (ножнах), масло вытирается и нуждается в пополнении. Влага также может накапливаться внутри сая, увеличивая риск появления ржавчины на лезвии.

Основные рекомендации по уходу:

1. Не рекомендуется хранить ножи в помещении с повышенной влажностью или непосредственно над горячими источниками.
2. Ножи с инкрустированной рукояткой лучше хранить в специальной коробке.
3. При повреждении поверхности ее восстанавливают, по технологии, зависящей от марки стали: стальной ватой, наждачной бумагой и другими абразивными материалами.
4. Обработка с применением маслосодержащих средств проводится без соприкосновения с рукояткой из слоновой кости, а для деревянных рукояток, наоборот, чтобы придать более свежий вид, используют льняное масло или растворы, для ухода за древом.
5. Если на ноже или мече появятся начальные следы ржавчины, можно использовать ластик для карандаша, чтобы проверить, можно ли удалить пятна. Это работает только для очень светлых пятен.
6. Для более сильных пятен нужно использовать влажную наждачную бумагу с зернистостью от 600 до 900, в зависимости от конкретного лезвия для удаления пятен. Влажную шлифовку выполняют параллельно лезвию, пока пятна не исчезнут, затем тщательно высушивают и немедленно смазывают маслом.

Алмазная сталь, используемая для изготовления катаны — однолезвийного и смертоносного самурайского меча — настолько прочна, что может расколоть сверхтвердую астероидную скалу.

В настоящее время группа из четырех исследователей: трех инженеров и одного мастера-мечника из Японии работают по адаптации процесса катаны, для высокотехнологичной технологии отбора проб, которая может извлекать геологические образцы из астероидов в космосе.

Как вам статья?